VoIP培訓資料之基礎知識和技術演進篇(1)
作者:中國VoIP論壇
來源:RFID世界網
日期:2005-06-04 10:18:28
摘要:VoIP培訓資料之基礎知識和技術演進篇(1)
1.IP電話的概念
IP電話通常被稱作Internet電話或網絡電話,顧名思義,就是通過Internet打 電話。從廣義上說,它應被稱為Internet電信,因為它包括語音、傳真、視頻傳輸等多種電信業務。
2. IP電話的基本原理
IP電話的話音是利用基于路由器/分組交換的IP(Internet/Intranet)數據 網進行傳輸。由于Internet中采用“存儲一轉發”的方式傳遞數據包,并不獨占電 路,并且對語音信號進行了很大的壓縮處理,因此IP電話占用帶寬僅為8kbit/S- 10kbit/S,再加上分組交換的計費方式與距離的遠近無關,自然大大節省了長途 通信費用。 Internet是由眾多各種不同的計算機網絡互聯組成的,遍布世界各地。Inte rnet的出現和普及極大地改變了人們的交流和通信方式。Internet使用標準的TCP /IP協議來實現各計算機之間的相互通信和數據交換。
TCP/IP協議則負責將要傳 輸的IP數據分組排隊發送到網絡上。每個分組均包含地址及數據重組信息,以確保 數據安全和數據分組交換正確無誤。 IP Telephony就是以Internet作為主要傳輸 介質進行語音傳送的。首先,語音信號通過公用電話網絡被傳輸到IPTelephony網 關;然后網關再將話音信號轉換壓縮成數字信號傳遞進入Internet;而這些數字信 號通過遍及全球而成本低廉的網絡將信號傳遞到對方所在地的網關,再由這個網關 將數字信號還原成為模擬信號,輸入到當地的公共電話網絡,最終將語音信號傳給 收話人。
3. IP電話系統的關鍵設備--網關
設在各地的網關由一個獨一的IP地址表示,它是架通兩種通信傳輸方式的一座 橋梁,是Internet上的‘交換局”,以實現遠程電話間的互聯和通信,。 在一邊,網關連接傳統的電路交換網(Circuit-switched Network)如公共 交換電話網(PSTN),可和外部的任意一部電話通信。在另一邊,網關連接分組交換網(Packet-Switched Network)如Internet、Intranet等,可和接入網絡的任 意一臺計算機通信。在整個Internet Phone系統中,網關分布在世界各地,處理當 地的PSTN網與Internet的接入和轉換理。 網關接收標準電話信號,經數字化與大幅度地壓縮后,使用IP協議進行分組送 到Internet,找出傳輸路由,通過Internet發往目的地。反之,接收Internet傳輸 過來的數據分組,并轉往電話網絡系統。接入和轉出電話網絡系統可同時進行,實 現全雙工(雙向)通話。 例如在北京撥打一個到舊金山的長途電話,在北京,一個普通的公共電話通過 PSTN接入本地網關,本地網關對數據進行特定的壓縮算法處理,組織成包含主、被叫號碼、時間、通話信息等數據的IP分組,并分析被叫號碼,根據路由表,把它映 射成為一個IP地址,通過路由選擇,發往該IP地址(如舊金山)對應的遠端網關。 而在被叫方舊金山,遠端網關接收北京本地網關傳輸過來的IP數據分組,進行相反過程的解壓縮,再發往其本地端的PSTN網。這樣,就實現了兩地的實時通信。而其 所包含的通信費用僅為北京本地普通電話費+Internet通信費+舊金山本地電話費。 由于Internet的通信費是較低的,所以長途電話費用大大下降。
4. IP電話話音質量
話音質量基本取決于兩個因素:一是上網通信線路的速度;二是Internet本身 是否繁忙。IP電話話音質量與普通電話話音質量相比主要有兩個方面的差別: 一、是話音滯后,二、有時略有失真現象。凡是使用過IP電話的人,普遍認為話音質量 比想象的好,一般來講介于普通電話與移動電話之間。為了提高話音質量,最直 接的方法是擴大Internet的接入速率,使用良好的Internet接入線路。
5. IP電話系統中的幾個關鍵技術和標準(1)
* IP電話的基本標準 Internet電話的標準采用ITU-T H.323標準。H.323是ITU的多媒體通信協議 系列H.32x中的一個。H.323提供了基于IP網絡(包括Internet)的傳送聲音、視頻和數據的基本標準,它是一個框架協議,與之相關的傳輸、控制及聲音、視頻 壓縮等標準見下表(表中還包含了多媒體在其余網絡(ISDN、PSTN)中的系列協議)。 H.323定義了網絡傳輸中的四種基本的構成單元:終端、網關、關守和多點控 制器(MCU)。 * 網絡協議標準 一般說來,Internet電話的呼叫建立和控制大多建立在TCP基礎上,而音頻 流的傳送則建立在UDP基礎上,為保證傳送的實時性,IETF增加了幾個重要的協 議: RSVP( Resource Reservation Protocol):一般說來,在IP網絡上保留 足夠的帶寬用于多媒體的傳送是十分困難的,為此IEtF,定義了資源預留協議 (RSVP)。RSVP允許接收者申請特定數量的帶寬用以進行數據傳輸,有了RSVP, 傳統的無QoS(Quality of Service)保證的IP網絡獲得了QoS保證。要能夠使用 RSVP,H.323的終端、網關、MCU等必須支持, IP網絡上的路由器等也必須支持, RSVP在RFC2205-RF C2209中定義。 RTP/RTCP( Real-Time Protocol/Real-Time ControlProtocol):RTP 是IETF定義的用以傳送音頻、視頻流的協議,RTP建立在UDP上,在RTP的頭部, 定義了一個時間戳(Time Stamp),使得音視頻的實時傳送及同步得到保證。 RTCP則是控制和監視RTP及其Qos的協議。H.323是建立RTP基礎上的。RTP/RCt 協議見RFC1889和C1890。
6. IP電話系統中的幾個關鍵技術和標準 (2)
* 語音編碼標準 H.323中定義了多種話音的傳送,IETF成立了AVT( Audio/Video Trans port)工作組用以進行話音傳送的研究。目前,Internet電話中常用的語音編碼 比特流速率如下: G.711 64Kbit/s G722 48-64kbit/s, G.728 16kbit/s G.723和G.723.1 5.3kbit/S或6.3kbit/S, G.729和G.729A8或13kbit/s。 在通話雙方不說話時不傳送話音數據能有效地節約帶寬, 但為防止靜音壓縮時通話聽起來時斷時續的感覺,建議在靜音過程中加上背景噪聲,IMTC的VoIP論壇提出了可變參數的背景噪聲傳遞方法。 *控制模塊 H.323的系統控制包括:H.245控制、Q.931呼叫信號控制和RAS控制。 H.245控制信道是一個可信通道,用來承載控制信息用以對H.323實體的操作。 這些控制包括:性能交換、打開或關閉邏輯通道、優先級請求、流程控制信息以 及基本的命令的指示等。 呼叫信號通道利用Q.931在兩個終端間建立連接。 RAS信號通道完成注冊、訪問權限、帶寬改變及狀態更新等。RAS信號通道一般 在終端和關守間建立,如果關守不存在,那么就沒有了RAS通道。
IP電話通常被稱作Internet電話或網絡電話,顧名思義,就是通過Internet打 電話。從廣義上說,它應被稱為Internet電信,因為它包括語音、傳真、視頻傳輸等多種電信業務。
2. IP電話的基本原理
IP電話的話音是利用基于路由器/分組交換的IP(Internet/Intranet)數據 網進行傳輸。由于Internet中采用“存儲一轉發”的方式傳遞數據包,并不獨占電 路,并且對語音信號進行了很大的壓縮處理,因此IP電話占用帶寬僅為8kbit/S- 10kbit/S,再加上分組交換的計費方式與距離的遠近無關,自然大大節省了長途 通信費用。 Internet是由眾多各種不同的計算機網絡互聯組成的,遍布世界各地。Inte rnet的出現和普及極大地改變了人們的交流和通信方式。Internet使用標準的TCP /IP協議來實現各計算機之間的相互通信和數據交換。
TCP/IP協議則負責將要傳 輸的IP數據分組排隊發送到網絡上。每個分組均包含地址及數據重組信息,以確保 數據安全和數據分組交換正確無誤。 IP Telephony就是以Internet作為主要傳輸 介質進行語音傳送的。首先,語音信號通過公用電話網絡被傳輸到IPTelephony網 關;然后網關再將話音信號轉換壓縮成數字信號傳遞進入Internet;而這些數字信 號通過遍及全球而成本低廉的網絡將信號傳遞到對方所在地的網關,再由這個網關 將數字信號還原成為模擬信號,輸入到當地的公共電話網絡,最終將語音信號傳給 收話人。
3. IP電話系統的關鍵設備--網關
設在各地的網關由一個獨一的IP地址表示,它是架通兩種通信傳輸方式的一座 橋梁,是Internet上的‘交換局”,以實現遠程電話間的互聯和通信,。 在一邊,網關連接傳統的電路交換網(Circuit-switched Network)如公共 交換電話網(PSTN),可和外部的任意一部電話通信。在另一邊,網關連接分組交換網(Packet-Switched Network)如Internet、Intranet等,可和接入網絡的任 意一臺計算機通信。在整個Internet Phone系統中,網關分布在世界各地,處理當 地的PSTN網與Internet的接入和轉換理。 網關接收標準電話信號,經數字化與大幅度地壓縮后,使用IP協議進行分組送 到Internet,找出傳輸路由,通過Internet發往目的地。反之,接收Internet傳輸 過來的數據分組,并轉往電話網絡系統。接入和轉出電話網絡系統可同時進行,實 現全雙工(雙向)通話。 例如在北京撥打一個到舊金山的長途電話,在北京,一個普通的公共電話通過 PSTN接入本地網關,本地網關對數據進行特定的壓縮算法處理,組織成包含主、被叫號碼、時間、通話信息等數據的IP分組,并分析被叫號碼,根據路由表,把它映 射成為一個IP地址,通過路由選擇,發往該IP地址(如舊金山)對應的遠端網關。 而在被叫方舊金山,遠端網關接收北京本地網關傳輸過來的IP數據分組,進行相反過程的解壓縮,再發往其本地端的PSTN網。這樣,就實現了兩地的實時通信。而其 所包含的通信費用僅為北京本地普通電話費+Internet通信費+舊金山本地電話費。 由于Internet的通信費是較低的,所以長途電話費用大大下降。
4. IP電話話音質量
話音質量基本取決于兩個因素:一是上網通信線路的速度;二是Internet本身 是否繁忙。IP電話話音質量與普通電話話音質量相比主要有兩個方面的差別: 一、是話音滯后,二、有時略有失真現象。凡是使用過IP電話的人,普遍認為話音質量 比想象的好,一般來講介于普通電話與移動電話之間。為了提高話音質量,最直 接的方法是擴大Internet的接入速率,使用良好的Internet接入線路。
5. IP電話系統中的幾個關鍵技術和標準(1)
* IP電話的基本標準 Internet電話的標準采用ITU-T H.323標準。H.323是ITU的多媒體通信協議 系列H.32x中的一個。H.323提供了基于IP網絡(包括Internet)的傳送聲音、視頻和數據的基本標準,它是一個框架協議,與之相關的傳輸、控制及聲音、視頻 壓縮等標準見下表(表中還包含了多媒體在其余網絡(ISDN、PSTN)中的系列協議)。 H.323定義了網絡傳輸中的四種基本的構成單元:終端、網關、關守和多點控 制器(MCU)。 * 網絡協議標準 一般說來,Internet電話的呼叫建立和控制大多建立在TCP基礎上,而音頻 流的傳送則建立在UDP基礎上,為保證傳送的實時性,IETF增加了幾個重要的協 議: RSVP( Resource Reservation Protocol):一般說來,在IP網絡上保留 足夠的帶寬用于多媒體的傳送是十分困難的,為此IEtF,定義了資源預留協議 (RSVP)。RSVP允許接收者申請特定數量的帶寬用以進行數據傳輸,有了RSVP, 傳統的無QoS(Quality of Service)保證的IP網絡獲得了QoS保證。要能夠使用 RSVP,H.323的終端、網關、MCU等必須支持, IP網絡上的路由器等也必須支持, RSVP在RFC2205-RF C2209中定義。 RTP/RTCP( Real-Time Protocol/Real-Time ControlProtocol):RTP 是IETF定義的用以傳送音頻、視頻流的協議,RTP建立在UDP上,在RTP的頭部, 定義了一個時間戳(Time Stamp),使得音視頻的實時傳送及同步得到保證。 RTCP則是控制和監視RTP及其Qos的協議。H.323是建立RTP基礎上的。RTP/RCt 協議見RFC1889和C1890。
6. IP電話系統中的幾個關鍵技術和標準 (2)
* 語音編碼標準 H.323中定義了多種話音的傳送,IETF成立了AVT( Audio/Video Trans port)工作組用以進行話音傳送的研究。目前,Internet電話中常用的語音編碼 比特流速率如下: G.711 64Kbit/s G722 48-64kbit/s, G.728 16kbit/s G.723和G.723.1 5.3kbit/S或6.3kbit/S, G.729和G.729A8或13kbit/s。 在通話雙方不說話時不傳送話音數據能有效地節約帶寬, 但為防止靜音壓縮時通話聽起來時斷時續的感覺,建議在靜音過程中加上背景噪聲,IMTC的VoIP論壇提出了可變參數的背景噪聲傳遞方法。 *控制模塊 H.323的系統控制包括:H.245控制、Q.931呼叫信號控制和RAS控制。 H.245控制信道是一個可信通道,用來承載控制信息用以對H.323實體的操作。 這些控制包括:性能交換、打開或關閉邏輯通道、優先級請求、流程控制信息以 及基本的命令的指示等。 呼叫信號通道利用Q.931在兩個終端間建立連接。 RAS信號通道完成注冊、訪問權限、帶寬改變及狀態更新等。RAS信號通道一般 在終端和關守間建立,如果關守不存在,那么就沒有了RAS通道。